KR20040097525A - Moving picture coding method - Google Patents

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KR20040097525A KR1020030029853A KR20030029853A KR20040097525A KR 20040097525 A KR20040097525 A KR 20040097525A KR 1020030029853 A KR1020030029853 A KR 1020030029853A KR 20030029853 A KR20030029853 A KR 20030029853A KR 20040097525 A KR20040097525 A KR 20040097525A
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Abstract

PURPOSE: A moving image coding method is provided to extract hidden data when necessary after hiding the data in a multimedia moving image using a video CODEC, without increasing an amount of encoded data and a change of picture quality, consequently original data is unnecessary when extracting the hidden data. CONSTITUTION: A system extracts a motion vector through a motion compensation and a motion prediction with regards to an inputted image, performs a DCT process for a difference image, and sets initial quantization parameters. The system carries out a data hiding process in the quantization parameters, and changes the parameters to recognize whether the data is hidden. The system performs a quantization by using the changed parameters. The system changes a level value of each block in DCT block units, and hides the data.

Description

동영상 코딩 방법{Moving picture coding method}Moving picture coding method

본 발명은 동영상 코딩에 관한 것으로서, 특히 멀티미디어 영상에 데이터를 숨기는 동영상 코딩 방법에 관한 것이다.The present invention relates to video coding, and more particularly, to a video coding method for hiding data in a multimedia image.

최근 들어 디지털 멀티미디어(이미지, 비디오, 오디오)에 데이터를 숨겨 사용자가 원할 때 숨겨진 데이터를 추출하여 원하는 작업을 수행하는 기술이 많이 개발되고 있다. 디지털 멀티미디어에 데이터를 숨겼다가 원하는 시점에서 데이터를추출할 때 사용되는 기술은, 크게 데이터가 숨겨지지 않은 원본 데이터가 필요한 기술과 원본 데이터가 필요 없는 기술로 크게 양분될 수 있다.Recently, a lot of technologies have been developed to hide data in digital multimedia (image, video, audio) and extract hidden data when a user wants to perform a desired task. The technology used to hide data in digital multimedia and extract data at a desired point of time can be largely divided into a technology that requires original data without large data hiding and a technology that does not need original data.

초기에 디지털 멀티미디어에 숨겼던 데이터는 주로 제작자의 저작권이었다. 디지털 멀티미디어는 원본 데이터와 동일하게 복사가 가능하기 때문에 제작자의 저작권을 보호할 수 없었다. 그에 대응하기 위하여 디지털 멀티미디어에 저작자의 소유를 나타낼 수 있는 특정한 데이터를 원본 데이터에 숨겼다가 필요할 때 숨겼던 데이터를 추출하여 저작자의 데이터임을 증명하는데 사용하였다. 또는 비밀 통신(secret communication)이나 데이터의 저작권 침해(piracy)를 지키는 등에도 데이터 숨김 기술이 사용되었다. 이처럼 디지털 멀티미디어에 데이터를 숨기는 기술을 이용하여 다양한 응용을 할 수 있다.The data initially hidden in digital multimedia was primarily the copyright of the creators. Digital multimedia could not copy the author's copyright because it could be copied in the same way as the original data. In order to cope with this, specific data that could indicate the ownership of the author in digital multimedia was hidden in the original data, and when hidden, the hidden data was extracted and used to prove the author's data. Data hiding techniques have also been used to protect confidential communications and piracy of data. Like this, various applications can be applied by using technology to hide data in digital multimedia.

하지만 데이터 숨김은 앞에서도 말했듯이 원본 데이터가 필요할 수도 있고 복잡한 암호화 알고리즘이 들어갈 수도 있다. 이러한 방법은 응용분야가 크게 제한된다. 특히 실시간으로 데이터를 통신하는 응용분야에서는 원본 데이터를 사용할 수 없기 때문에 원본 데이터를 사용하지 않고 실시간 통신에 부담을 주지 않는 빠른 데이터 숨김 알고리즘이 필요하다.However, data hiding, as mentioned earlier, may require the original data or may involve complex encryption algorithms. This method is greatly limited in the field of application. In particular, since the original data cannot be used in an application that communicates data in real time, a fast data hiding algorithm is required that does not burden the real time communication without using the original data.

특히 최근에 많이 이용되고 있는 멀티미디어 동영상 화상 통신에서는 빠르고 간단한 알고리즘을 이용하여 데이터 숨김을 할 수 있어야 한다. 이와 더불어 데이터 숨김을 수행했을 경우 데이터 양이 증가되지 않아야 하고 화질 변화도 없어야 한다.In particular, in multimedia video communication, which is widely used recently, data should be hidden using a fast and simple algorithm. In addition, when data hiding is performed, the amount of data should not increase and there should be no change in image quality.

한편, 일반적으로 멀티미디어 동영상은 화상통신을 하기에는 데이터양이 너무 크기 때문에 데이터 압축을 수행한다.On the other hand, multimedia video generally performs data compression because the amount of data is too large for video communication.

본 발명은, 비디오 코덱을 이용하는 멀티미디어 동영상에 원하는 데이터를 숨겼다가 필요할 때 숨겼던 데이터를 추출할 수 있으며, 인코딩 되는 데이터 양이 증가되지 않고 화질 변화가 없으며, 숨겨진 데이터를 추출할 때 원본 데이터가 필요 없는 동영상 코딩 방법을 제공함에 그 목적이 있다.The present invention can hide the desired data in the multimedia video using the video codec, and can extract the hidden data when necessary, the amount of data to be encoded does not increase, there is no change in image quality, the original data is required when extracting hidden data The purpose is to provide a video coding method that does not exist.

도 1은 일반적인 동영상 코딩 방법에 의하여 코딩이 수행되는 과정을 개략적으로 나타낸 도면.1 is a view schematically showing a process in which coding is performed by a general video coding method.

도 2는 본 발명에 따른 동영상 코딩 방법에 의하여, 양자화 파라메터를 이용하여 데이터 숨김이 수행되는 과정을 설명하기 위한 도면.2 is a diagram illustrating a process of data hiding using quantization parameters by a video coding method according to the present invention.

도 3은 본 발명에 따른 동영상 코딩 방법에 의하여, 레벨 값을 이용하여 데이터 숨김이 수행되는 과정을 설명하기 위한 도면.3 is a view for explaining a process of data concealment is performed using a level value by the video coding method according to the present invention.

도 4는 본 발명에 따른 동영상 코딩 방법에 의하여, 데이터 숨김을 포함하여 코딩이 수행되는 과정을 나타낸 순서도.4 is a flowchart illustrating a process in which coding is performed including data hiding by a video coding method according to the present invention.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 동영상 코딩 방법은,In order to achieve the above object, a video coding method according to the present invention,

입력된 영상에 대해, 움직임 보상과 움직임 예측을 통하여 움직임 벡터를 추출하고, 그 차 영상에 대하여 DCT를 수행하며 초기 양자화 파라메터를 설정하는 단계와;Extracting a motion vector from the input image through motion compensation and motion prediction, performing DCT on the difference image, and setting initial quantization parameters;

상기 설정된 양자화 파라메터에 데이터 숨김을 수행하고, 데이터 숨김 여부가 인식될 수 있도록 상기 양자화 파라메터를 변경하는 단계와;Performing data hiding on the set quantization parameter and changing the quantization parameter to recognize whether the data is hidden;

상기 변경된 양자화 파라메터를 이용하여 양자화를 수행하는 단계; 및Performing quantization using the changed quantization parameter; And

DCT가 수행되는 블록 단위로 각 블록내의 레벨(level) 값을 변경하여 데이터 숨김을 수행하는 단계; 를 포함하는 점에 그 특징이 있다.Performing data hiding by changing a level value in each block in units of blocks on which DCT is performed; Its features are to include.

여기서 본 발명에 의하면, 상기 데이터 숨김을 수행하고 양자화 파라메터를 변경함에 있어, 상기 초기 양자화 파라메터가 설정된 후 그 값과 숨길 데이터 비트를 비교하여 양자화 파라메터를 변경하는 점에 그 특징이 있다.According to the present invention, in performing the data hiding and changing the quantization parameter, the characteristic is that the quantization parameter is changed by comparing the value with the data bits to be hidden after the initial quantization parameter is set.

또한 본 발명에 의하면, 상기 데이터 숨김을 수행하고 양자화 파라메터를 변경함에 있어, 상기 초기 양자화 파라메터를 2로 나눈 나머지 값과 숨길 데이터 비트의 값이 같도록 변경하는 점에 그 특징이 있다.Further, according to the present invention, in performing the data hiding and changing the quantization parameter, the characteristic is that the initial quantization parameter is changed so that the value of the data bit to be hidden is equal to the remaining value divided by two.

또한 본 발명에 의하면, 상기 데이터 숨김을 수행하고 양자화 파라메터를 변경함에 있어, 상기 초기 양자화 파라메터를 2로 나눈 나머지 값과 숨길 데이터 비트의 값이 같지 않을 때는 양자화 파라메터 값을 '1' 만큼 증가시키는 점에 그 특징이 있다.According to the present invention, in performing the data hiding and changing the quantization parameter, when the remaining value obtained by dividing the initial quantization parameter by 2 and the value of the data bit to be hidden are not the same, the value of the quantization parameter is increased by '1'. Has its features.

또한, 상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 동영상 코딩 방법의 다른 예는,In addition, another example of a video coding method according to the present invention in order to achieve the above object,

입력된 영상에 대해, 움직임 보상과 움직임 예측을 통하여 움직임 벡터를 추출하고, 그 차 영상에 대하여 DCT를 수행하며 초기 양자화 파라메터를 설정하는 단계와;Extracting a motion vector from the input image through motion compensation and motion prediction, performing DCT on the difference image, and setting initial quantization parameters;

상기 설정된 양자화 파라메터를 이용하여 양자화를 수행하는 단계; 및Performing quantization using the set quantization parameter; And

상기 DCT가 수행되는 블록 내의 레벨 값(DCT 계수를 양자화 파라메타로 나눈 값)에 데이터 숨김을 수행하고, 데이터 숨김 여부가 인식될 수 있도록 상기 레벨 값을 변경하는 단계; 를 포함하는 점에 그 특징이 있다.Performing data hiding on a level value (a value obtained by dividing a DCT coefficient by a quantization parameter) in a block in which the DCT is performed, and changing the level value to recognize whether data hiding is performed; Its features are to include.

여기서 본 발명에 의하면, 상기 DCT가 수행되는 블록 내의 레벨 값에 데이터 숨김을 수행함에 있어, 상기 블록 단위로 레벨의 합을 이용하여 데이터 숨김이 수행되는 점에 그 특징이 있다.According to the present invention, in performing data hiding on a level value in a block in which the DCT is performed, data hiding is performed using a sum of levels in units of blocks.

또한 본 발명에 의하면, 상기 데이터 숨김을 수행하고 레벨 값을 변경함에 있어, 상기 블록 단위 레벨의 합을 2로 나눈 나머지 값과 숨길 데이터 비트의 값이같도록 변경하는 점에 그 특징이 있다.In addition, according to the present invention, in performing the data hiding and changing the level value, the characteristic is that the sum of the block unit levels divided by 2 is changed so that the value of the data bit to be hidden is the same.

또한 본 발명에 의하면, 상기 데이터 숨김을 수행하고 레벨 값을 변경함에 있어, 상기 블록 단위 레벨의 합을 2로 나눈 나머지 값과 숨길 데이터 비트의 값이 같지 않으면, 사람 눈에 민감도가 가장 낮은 레벨 값에 대하여 '1'을 줄이며, 상기 사람 눈에 민감도가 가장 낮은 레벨이란 해당 레벨들 중에서 가장 고주파를 갖는 레벨인 점에 그 특징이 있다.Further, according to the present invention, in performing the data hiding and changing the level value, if the sum of the block unit levels divided by 2 and the value of the data bits to be hidden are not the same, the level value having the lowest sensitivity to the human eye. It is characterized by reducing the '1' with respect to the level having the lowest sensitivity to the human eye is the level having the highest frequency among the levels.

또한 본 발명에 의하면, 상기 데이터 숨김을 수행하고 레벨 값을 변경함에 있어, 상기 블록 단위 레벨의 합이 '1'이고 숨길 데이터가 '0'이면, 상기 블록 단위 레벨의 합을 '0'으로 만들고 데이터 숨김은 수행되지 않는 점에 그 특징이 있다.In addition, according to the present invention, in performing the data hiding and changing the level value, if the sum of the block unit level is '1' and the data to be hidden is '0', the sum of the block unit level is made '0'. The feature is that data hiding is not performed.

또한 본 발명에 의하면, 상기 데이터 숨김을 수행하고 레벨 값을 변경함에 있어, 상기 블록 단위 레벨의 합이 '0'일 때는 데이터 숨김은 수행되지 않는 점에 그 특징이 있다.Further, according to the present invention, in performing the data hiding and changing the level value, the data hiding is not performed when the sum of the block unit levels is '0'.

또한, 상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 동영상 코딩 방법의 또 다른 예는,In addition, to achieve the above object another example of a video coding method according to the present invention,

입력된 영상에 대해, 움직임 보상과 움직임 예측을 통하여 움직임 벡터를 추출하고, 그 차 영상에 대하여 DCT를 수행하며 초기 양자화 파라메터를 설정하는 단계와;Extracting a motion vector from the input image through motion compensation and motion prediction, performing DCT on the difference image, and setting initial quantization parameters;

상기 설정된 양자화 파라메터에 제1차 데이터 숨김을 수행하고, 제1차 데이터 숨김 여부가 인식될 수 있도록 상기 양자화 파라메터를 변경하는 단계와;Performing primary data hiding on the set quantization parameter and changing the quantization parameter to recognize whether the primary data is hidden;

상기 변경된 양자화 파라메터를 이용하여 양자화를 수행하는 단계; 및Performing quantization using the changed quantization parameter; And

상기 DCT가 수행되는 블록 내의 레벨 값(DCT 계수를 양자화 파라메타로 나눈 값)에 제2차 데이터 숨김을 수행하고, 제2차 데이터 숨김 여부가 인식될 수 있도록 상기 레벨 값을 변경하는 단계; 를 포함하는 점에 그 특징이 있다.Performing second data hiding on a level value (a value obtained by dividing a DCT coefficient by a quantization parameter) in a block in which the DCT is performed, and changing the level value to recognize whether the second data is hidden; Its features are to include.

여기서 본 발명에 의하면, 상기 제1차 데이터 숨김을 수행하고 양자화 파라메터를 변경함에 있어, 상기 초기 양자화 파라메터를 2로 나눈 나머지 값과 숨길 데이터 비트의 값이 같도록 변경하는 점에 그 특징이 있다.According to the present invention, in performing the first data hiding and changing the quantization parameter, it is characterized in that the initial quantization parameter is changed so that the value of the data bit to be hidden is equal to the remaining value divided by two.

또한 본 발명에 의하면, 상기 제2차 데이터 숨김을 수행하고 레벨 값을 변경함에 있어, 상기 블록 단위 레벨의 합을 2로 나눈 나머지 값과 숨길 데이터 비트의 값이 같도록 변경하는 점에 그 특징이 있다.In addition, according to the present invention, in performing the second data concealment and changing the level value, the characteristic is that the sum of the block unit levels is changed so that the value of the data bit to be hidden is equal to the remaining value divided by two. have.

이와 같은 본 발명에 의하면, 비디오 코덱을 이용하는 멀티미디어 동영상에 원하는 데이터를 숨겼다가 필요할 때 숨겼던 데이터를 추출할 수 있으며, 인코딩 되는 데이터 양이 증가되지 않고 화질 변화가 없으며, 숨겨진 데이터를 추출할 때 원본 데이터가 필요 없다는 장점이 있다.According to the present invention, it is possible to hide the desired data in the multimedia video using the video codec, and to extract the hidden data when necessary, the amount of encoded data does not increase, there is no change in image quality, when extracting the hidden data The advantage is that no data is required.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시 예를 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명에서는 멀티미디어 동영상에 데이터를 숨겼다가 필요할 때 숨겼던 데이터를 추출하여 원하는 일을 수행하도록 하는 동영상 코딩 방법을 제시하고자 한다.The present invention is to propose a video coding method to perform the desired work by extracting the hidden data when the data is hidden in the multimedia video.

여기서, 데이터 숨김이라는 것은 디지털 멀티미디어에 원하는 정보를 숨겼다가 필요할 때 숨겨진 정보를 추출하는 기술이다. 데이터를 숨기는 기술로는 크게숨긴 정보를 추출하기 위해 원본이 필요한 기술과 원본이 필요 없는 기술로 나눌 수 있다. 본 발명에서 제시할 데이터 숨김 방식은 원본 데이터를 필요로 하지 않는 방법이다.Here, data hiding is a technique of hiding desired information in digital multimedia and extracting hidden information when necessary. The technique of hiding data can be divided into those that require originals and those that do not need originals to extract largely hidden information. The data hiding scheme to be proposed in the present invention is a method that does not require the original data.

본 발명에 따른 동영상 코딩 방법에 있어서 데이터의 숨김은 비디오 압축 시에 수행된다. 그러면 먼저, 도 1을 참조하여, 비디오 압축을 위한 동영상 코딩 과정에 대하여 간략하게 설명하기로 한다. 도 1은 일반적인 동영상 코딩 방법에 의하여 코딩이 수행되는 과정을 개략적으로 나타낸 도면이다.In the video coding method according to the present invention, data hiding is performed at the time of video compression. First, a video coding process for video compression will be briefly described with reference to FIG. 1. 1 is a view schematically showing a process in which coding is performed by a general video coding method.

일반적인 동영상 코딩 과정은, 도 1에 나타낸 바와 같이, 입력 영상을 움직임 보상(motion compensation)과 움직임 예측(motion estimation)을 통해 움직임 벡터(motion vector)를 추출하고, 그 차 영상에 대해서는 DCT와 양자화 과정을 수행한다. 양자화를 수행한 데이터를 데이터 압축을 좀 더 효율적으로 하기 위해 가변장 부호화(VLC encoding)를 수행한다.In the general video coding process, as shown in FIG. 1, a motion vector is extracted from a motion image through motion compensation and motion estimation, and a DCT and a quantization process are performed on the difference image. Do this. VLC encoding is performed to more efficiently compress data of the quantized data.

그리고 역 양자화와 역 DCT(IDCT)를 수행한 것과 이전 영상을 합해 기존 영상으로 복원하고 그 영상을 가지고 또 다음 영상의 차 영상을 구한다. 이러한 방식으로 비디오 데이터 압축이 이루어진다.Then, the inverse quantization and the inverse DCT (IDCT) are combined with the previous image to restore the existing image, and the difference image of the next image is obtained. In this way video data compression is achieved.

한편, 데이터를 숨길 때 원본 데이터와 화질 차이가 나지 않아야 하고 데이터의 숨김이 이루어지더라도 압축되는 데이터양이 증가되어서는 안 된다. 비디오 압축에서 압축되는 데이터 양은 전송되는 양을 의미하기 때문에 압축되는 데이터가 증가하게 되면 전송 비용이 올라가게 된다.On the other hand, when hiding data, there should be no difference in image quality from the original data, and the amount of data to be compressed should not be increased even if the data is hidden. In video compression, the amount of data to be compressed means the amount of data to be transmitted. As the data to be compressed increases, the transmission cost increases.

데이터의 숨김은 입력 영상을 압축할 때 데이터 압축 시 이용되는 파라메터나 입력 영상에 의존적인 값을 변형하여 수행할 수 있다. 비디오 압축을 수행할 때 데이터 숨김을 할 수 있으려면 데이터 숨김을 하여 원래 파라메터나 원본 데이터가 변형되더라도 화질이나 압축되는 데이터 양에 큰 영향을 미치지 않는 부분이어야 한다. 그러한 값으로는 양자화 파라메터(QP)와 DCT 계수를 양자화 파라메터로 나눈 'level' 값이 있다.Data hiding may be performed by modifying a parameter used for data compression or a value dependent on the input image when compressing the input image. To be able to hide data when performing video compression, the data must be hidden so that even if the original parameters or the original data are modified, the quality or the amount of data to be compressed should not be significantly affected. Such values include the quantization parameter (QP) and the 'level' value divided by the DCT coefficient by the quantization parameter.

양자화 파라메터를 이용하여 데이터 숨김을 수행하는 것에 대하여 도 2에 나타내었다. 도 2는 본 발명에 따른 동영상 코딩 방법에 의하여, 양자화 파라메터를 이용하여 데이터 숨김이 수행되는 과정을 설명하기 위한 도면이다.Performing data hiding using the quantization parameter is shown in FIG. 2. 2 is a diagram for describing a process of data hiding using a quantization parameter by a video coding method according to the present invention.

알려진 바와 같이, 인코딩되는 데이터 양을 조절하는 것이 양자화 파라메터이다. 양자화 파라메터는 입력 영상이나 입력 영상의 차분치를 DCT한 계수 값을 나눠주는 파라메터이다. 양자화 파라메터가 커지면 DCT 계수를 나눠주는 값이 커지기 때문에 인코딩되는 데이터양이 줄어들고 양자화 파라메터가 줄어들면 DCT계수를 나눠주는 값이 작아지기 때문에 인코딩되는 데이터양이 늘어난다.As is known, controlling the amount of data to be encoded is a quantization parameter. The quantization parameter is a parameter that divides the coefficient value obtained by DCT of the difference between the input image and the input image. The larger the quantization parameter is, the larger the value of dividing the DCT coefficients is. Therefore, the amount of data to be encoded is reduced.

그리고, 네트워크를 통해 비디오 동영상을 주고 받을 때 네트워크의 대역폭에 맞게 데이터를 압축하게 된다. 네트워크의 대역폭이 넓으면 통신할 수 있는 데이터 양이 많기 때문에 인코딩되는 양은 많아지고 화질은 좋아지게 된다. 반대로 네트워크의 대역폭이 좁으면 통신할 수 있는 데이터 양이 적기 때문에 인코딩되는 양은 적어지고 화질은 나빠지게 된다. 위와 같이 네트워크 상황을 보고 인코딩되는 데이터 양을 양자화 파라메터를 이용하여 조절하게 되는데 이때 데이터 숨김을 하게 된다.And when sending and receiving video and video over the network, the data is compressed according to the network bandwidth. The wider the bandwidth of the network, the greater the amount of data that can be communicated, resulting in higher amounts of encoding and better image quality. Conversely, the narrower the bandwidth of the network, the less data can be communicated, which results in less encoded content and poorer quality. As described above, the amount of data to be encoded is controlled by using the quantization parameter, and the data is hidden.

도 2에 나타낸 바와 같이, 입력 영상이나 입력 영상의 차분치 영상에 대하여 DCT를 한 후 네트워크의 대역폭을 고려하여 적절한 양자화 파라메터를 설정한다. 양자화 파라메터는 매크로블록 헤더로 들어가 압축한 영상을 디코딩 할 때 사용하게 된다. 이때 실제 양자화 파라메터를 이용하여 양자화하기 전에 데이터 숨김을 수행하게 된다. 여기서 데이터 숨김은 다음과 같이 수행할 수 있다.As shown in FIG. 2, after performing DCT on the input image or the differential image of the input image, an appropriate quantization parameter is set in consideration of the bandwidth of the network. The quantization parameter enters the macroblock header and is used to decode the compressed image. In this case, data hiding is performed before quantization using the actual quantization parameter. Here, data hiding can be performed as follows.

QP_new %2 == Hide bit[k]QP_new% 2 == Hide bit [k]

QP_new 변동 없음QP_new no change

QP_new %2 != Hide bit[k]QP_new% 2! = Hide bit [k]

QP_new = QP_new + 1 ;QP_new = QP_new + 1;

Hide bit[k] : 숨길 데이터의 비트 스트림Hide bit [k]: Bit stream of data to hide

위와 같이 데이터 숨김을 하게 되면 디코더에서 압축된 데이터를 디코딩 하면서 양자화 파라메터의 값을 보고 숨겨진 데이터를 추출할 수 있게 된다. 디코더에서 양자화 파라메터가 짝수이면 숨겨진 데이터는 '0'이 되고 양자화 파라메터가 홀수이면 숨겨진 데이터는 '1'이 되는 것이다.When the data is concealed as above, the decoder can decode the compressed data and see the value of the quantization parameter to extract the hidden data. If the quantization parameter is even in the decoder, the hidden data becomes '0', and if the quantization parameter is odd, the hidden data becomes '1'.

이때, 데이터 숨김을 위해 인코더에서는 양자화 파라메터를 약간 변경하게 된다. 즉, 숨길 데이터와 양자화 파라메터가 2로 나눴을 때 나머지가 같지 않다면 양자화 파라메터 값을 1만큼 증가시켜 2로 나눴을 때 나머지를 같게 해준다. 이렇게 되면 DCT 계수를 나눠주는 값이 커지기 때문에 인코딩되는 데이터양은 줄어들게 된다. 하지만 사람 눈으로 느껴지는 화질 저하는 거의 발생되지 않는다.At this time, the encoder slightly changes the quantization parameter to hide data. That is, if the data to be hidden and the quantization parameter are divided by 2, and the remainder is not the same, the quantization parameter value is increased by 1 and divided by 2 makes the remainder the same. This increases the value of dividing the DCT coefficients, thus reducing the amount of data encoded. However, the image quality felt by the human eye is hardly generated.

한편, 입력 영상이나 차분치 영상의 DCT 계수 값을 양자화 한 값인 'level'값에 데이터 숨김을 수행하는 것에 대하여 도 3에 나타내었다. 도 3은 본 발명에 따른 동영상 코딩 방법에 의하여, 레벨 값을 이용하여 데이터 숨김이 수행되는 과정을 설명하기 위한 도면이다.Meanwhile, FIG. 3 illustrates that data hiding is performed on a 'level' value, which is a quantized value of a DCT coefficient value of an input image or a differential image. 3 is a diagram for describing a process of data hiding using a level value by a video coding method according to the present invention.

본 발명에 따른 동영상 코딩 방법에 의하면, 압축을 위해 입력 영상이나 차분치 영상에 대하여 DCT를 한다. 그 후 전송할 대역폭을 살펴보고 양자화 파라메터를 지정하여 인코딩되는 비트량을 조절하게 된다. 양자화 파라메터가 나누는 값은 DCT 계수이다.According to the video coding method according to the present invention, DCT is performed on an input video or a differential video for compression. Then we look at the bandwidth to be transmitted and specify the quantization parameter to adjust the amount of bits to be encoded. The value divided by the quantization parameter is the DCT coefficient.

도 3에서 DCT는 8*8 블록 단위로 수행된다. DCT가 수행된 블록에 양자화 파라메터가 적용되어 계수 값을 나눠주게 되는데, 이때 양자화 파라메터로 나눈 몫을 'level' 이라고 한다. 각 블록마다 나온 몫인 'level'을 이용하여 데이터 숨김을 수행하게 된다. 여기서, 데이터의 숨김은 다음과 같이 할 수 있다.In FIG. 3, the DCT is performed in units of 8 * 8 blocks. A quantization parameter is applied to a block on which DCT is performed to divide coefficient values. The quotient divided by the quantization parameter is called 'level'. Data hiding is performed using 'level' which is the quotient of each block. Here, the data can be hidden as follows.

LevelSum %2 == Hide Bit[k]LevelSum% 2 == Hide Bit [k]

Level 변경 없음No level change

LevelSum %2 != Hide Bit[k]LevelSum% 2! = Hide Bit [k]

Level 중 중요도가 가장 낮은 level 값을 1 줄임Decrease the lowest value of level among the levels by 1

LevelSum : 블록의 level을 모두 더한 값LevelSum: The sum of all block levels

각각의 'level'에 데이터 숨김을 하지 않고 블록 단위로 'level'을 합한 값에 데이터 숨김을 하는 이유는 각 'level'에 대해 데이터 숨김을 할 경우 화질에 영향을 주기 때문이다. 'Level'은 양자화 파라메터로 DCT 계수를 나눈 값의 몫이기 때문에 양자화 파라메터가 클수록 'level' 하나가 의미하는 DCT 계수의 범위는 커지게 된다.The reason for hiding data at the sum of 'level' in units of blocks without hiding data at each 'level' is that data hiding for each 'level' affects the image quality. Since 'Level' is the quotient of the DCT coefficient divided by the quantization parameter, the larger the quantization parameter is, the larger the range of DCT coefficients means by 'level'.

예를 들어 'level' 값이 똑같이 '1'이더라도 양자화 파라메터가 10이면 가능한 DCT 범위는 10에서부터 19이고, 양자화 파라메터가 30이면 가능한 DCT 범위는 30부터 59까지이다. 그러므로 8*8 블록 단위로 'level'의 'sum'을 구한 뒤, 'level'의 'sum'을 2로 나눈 나머지와 숨길 데이터 비트가 동일하면 'level'의 변동이 없고 같지 않다면 중요도가 가장 낮은 'level'의 값을 1 만큼 줄인다.For example, even if the 'level' value is equal to '1', the DCT range is 10 to 19 when the quantization parameter is 10, and the DCT range is 30 to 59 when the quantization parameter is 30. Therefore, after calculating 'sum' of 'level' in 8 * 8 block units, if 'sum' of 'level' is divided by 2 and the data bits to be hidden are the same, there is no change in 'level' and the least important if not Decrease the value of 'level' by 1.

여기서, 중요도가 가장 낮은 'level'이라 함은 사람의 눈에 가장 민감도가 낮은 부분을 말한다. 사람의 눈은 고주파 영역에 대해 민감도가 낮으므로 숨길 데이터 비트와 'level sum'을 2로 나눈 나머지가 같지 않을 경우 가장 고주파를 갖는 'level'의 값에 대하여 1을 줄인다.Here, the 'level' of the least importance refers to the part having the least sensitivity to the human eye. The human eye is less sensitive to the high frequency range, so if the data bits to hide and the 'level sum' divided by 2 are not equal, reduce the value of 'level' with the highest frequency.

즉, 'level sum'이 '16'이고 삽입해야 할 비트가 '1'이면 그 블록의 가장 고주파 영역인 'level'의 값을 '1' 줄여 블록 'level sum'이 '15'가 되게 하여 숨길 비트와 'level sum'을 2로 나눴을 때 나머지를 같게 해 준다.That is, if the 'level sum' is '16' and the bit to be inserted is '1', the block 'level sum' becomes '15' by reducing the value of 'level', which is the highest frequency region of the block, to '1'. Divide the beat and the 'level sum' by two to make the rest the same.

하지만 만일 'level sum'이 '1'일 때는 문제가 생긴다. 'Level sum'이고 숨길 비트가 '1'이면 가장 민감도가 낮은 부분의 'level'을 '1'을 줄여 전체 블록의 합이 '0'이 된다. 하지만 원래 블록의 합이 '0'인 블록은 더 이상 'level'을 줄일 수 없기 때문에 데이터를 숨기지 않는다. 그렇게 되면 원래 'level sum'이 '1'이었다가 데이터를 숨겨 'level sum'이 '0'으로 된 블록과 처음부터 level sum이 '0'이고 데이터 숨김이 없는 블록을 구분할 수 없게 된다.However, if 'level sum' is '1', there is a problem. If it is 'Level sum' and the bit to hide is '1', the sum of all blocks is '0' by reducing '1' to 'level' of the least sensitive part. However, a block whose original sum of blocks is '0' does not hide data because it can no longer reduce the 'level'. In this case, the original 'level sum' is '1' and the data is hidden so that the block having 'level sum' of '0' and the level sum '0' from the beginning cannot be distinguished from the block without data hiding.

본 발명에서는 이러한 오류를 막고자 다음과 같은 방법을 사용하였다.'Level'의 합이 '1'일 때 숨길 데이터가 '1' 이면 그 블록에 데이터를 삽입하였다. 그래도 'level'의 합은 변하지 않는다. 만일 'level'의 합이 '1'이고 숨길 데이터가 '0'이면 그 블록의 'level'의 합을 '0'으로 바꾸고 데이터 숨김은 하지 않는다. 디코더에서는 'level'의 합이 '0'일 때는 그 블록에 데이터 숨김이 없다고 여기게 된다.In the present invention, the following method is used to prevent such an error. If the data to hide when the sum of 'Level' is '1' is '1', data is inserted into the block. However, the sum of 'levels' does not change. If the sum of 'level' is '1' and the data to hide is '0', change the sum of 'level' of the block to '0' and do not hide data. If the sum of 'level' is '0', the decoder assumes that there is no data hiding in the block.

이러한 방법으로 'level'의 합이 '1'인 블록을 제외하고 모든 블록은 숨길 데이터와 자신의 블록의 합을 2로 나눈 나머지 값이 같으면 블록의 'level'이 변화가 없고 그렇지 않으면 가장 민감도가 낮은 부분의 'level'을 '1' 만큼 감소시켜 데이터를 숨길 수 있다.In this way, except for blocks where the sum of 'levels' is '1', all blocks have the same level of data to hide and the remainder of their blocks divided by two, so the 'level' of the block remains unchanged; You can hide the data by reducing the lower level by one.

'Level'의 합이 '1'인 블록은 숨길 데이터가 '1' 이면 데이터를 숨기고 숨김 데이터가 '0'이면 데이터를 숨기지 않고 블록의 'level' 값만 '0'으로 변경시킨다. 'Level'의 합이 0'일 때도 데이터 숨김은 이루어 지지 않는다.A block whose sum of 'Level' is '1' hides the data if the data to be hidden is '1'. If the hidden data is '0', the block's 'level' value is changed to '0' without hiding the data. Even when the sum of 'Level' is 0 ', data hiding is not performed.

위에서 설명한 데이터 숨김을 전체적인 순서로 살펴보면 도 4에 나타낸 바와 같다. 도 4는 본 발명에 따른 동영상 코딩 방법에 의하여, 데이터 숨김을 포함하여 코딩이 수행되는 과정을 나타낸 순서도이다.Looking at the data hiding described above in the overall order as shown in FIG. 4 is a flowchart illustrating a process in which coding is performed including data hiding by a video coding method according to the present invention.

비디오 영상이 입력으로 들어오면 일반적인 비디오 코덱은 DCT와 양자화를 수행한 뒤 VLC를 수행하여 압축을 수행한다. DCT한 데이터를 양자화를 수행할 때 숨길 데이터 비트 스트림을 보고 양자화 파라메터를 2로 나눈 값과 숨길 데이터 비트가 같지 않으면 양자화 파라메터 값을 '1' 만큼 증가 시킨다.When a video image is input, a general video codec performs quantization with DCT and then performs VLC to perform compression. When performing DCT quantization, look at the data bit stream to hide and increase the quantization parameter value by '1' if the quantization parameter is divided by 2 and the data bit to be hidden is not the same.

그리고, 데이터 숨김이 수행된 양자화 파라메터를 이용하여 양자화를 수행한다. 양자화를 수행하고 난 DCT 값을 'level'이라고 하는데, 블록 단위로 'level'의 합을 이용하여 데이터 숨김을 수행 한다. 블록의 'level'의 합을 2로 나눈 값의 나머지와 숨길 데이터 비트가 같지 않으면 블록에서 민감도가 가장 낮은 부분의 'level' 값을 '1' 만큼 감소시킨다. 'Level'의 합이 '1'일 때는 선택적으로 데이터 숨김을 수행하고 '0'일 때는 데이터 숨김을 수행하지 않는다.Then, quantization is performed using the quantization parameter on which data hiding is performed. The DCT value after quantization is called 'level', and data hiding is performed using the sum of 'level' in units of blocks. If the sum of the 'levels' of the block divided by 2 and the data bits to hide are not the same, the 'level' of the least sensitive part of the block is reduced by '1'. When the sum of 'Level' is '1', data hiding is selectively performed. When '0', data hiding is not performed.

이와 같은 동영상 코딩 방법을 이용하여 비디오 코덱을 이용한 멀티미디어 데이터 압축에서 데이터 숨김을 구현할 수 있다. 본 발명에 따른 동영상 코딩 방법을 이용하면 일반 동영상을 압축하면서 원하는 정보를 압축되는 스트림에 저장 할 수 있어 원하는 시점에서 저장된 정보를 추출하여 다양한 응용을 행할 수 있다.By using such a video coding method, data concealment can be implemented in multimedia data compression using a video codec. The video coding method according to the present invention can store desired information in a compressed stream while compressing a general video, thereby extracting the stored information at a desired time point, and performing various applications.

예를 들어 어떤 동영상의 저작자를 숨기거나 특정 사용자가 아니면 동영상을 볼 수 없게 할 수도 있다. 또 다른 예로는 데이터 숨김을 이용 하여 통신환경에서 발생하는 에러에 대응하거나 좀 더 효과적으로 발생한 에러를 숨기는 작업에 이용될 수도 있다. 데이터 숨김은 사용자가 원하는 목적에 따라 숨기는 데이터를 선택할 수 있으므로 그 응용은 여기서 제시된 것 외에도 다양한 용도로 적용될 수 있다.For example, you might want to hide the author of a video or make it inaccessible to a particular user. As another example, data hiding may be used to cope with an error occurring in a communication environment or to hide an error occurring more effectively. Data hiding allows users to choose which data to hide based on their intended purpose, so that the application can be applied for various purposes in addition to those presented here.

이상의 설명에서와 같이 본 발명에 따른 동영상 코딩 방법에 의하면, 비디오 코덱을 이용하는 멀티미디어 동영상에 원하는 데이터를 숨겼다가 필요할 때 숨겼던 데이터를 추출할 수 있으며, 인코딩 되는 데이터 양이 증가되지 않고 화질 변화가 없으며, 숨겨진 데이터를 추출할 때 원본 데이터가 필요 없다는 장점이 있다.As described above, according to the video coding method according to the present invention, it is possible to extract the hidden data when the desired data is hidden in the multimedia video using the video codec, and the amount of encoded data is not increased and there is no change in image quality. The advantage is that no source data is required when extracting hidden data.

Claims (14)

입력된 영상에 대해, 움직임 보상과 움직임 예측을 통하여 움직임 벡터를 추출하고, 그 차 영상에 대하여 DCT를 수행하며 초기 양자화 파라메터를 설정하는 단계와;Extracting a motion vector from the input image through motion compensation and motion prediction, performing DCT on the difference image, and setting initial quantization parameters; 상기 설정된 양자화 파라메터에 데이터 숨김을 수행하고, 데이터 숨김 여부가 인식될 수 있도록 상기 양자화 파라메터를 변경하는 단계와;Performing data hiding on the set quantization parameter and changing the quantization parameter to recognize whether the data is hidden; 상기 변경된 양자화 파라메터를 이용하여 양자화를 수행하는 단계; 및Performing quantization using the changed quantization parameter; And DCT가 수행되는 블록 단위로 각 블록내의 레벨(level) 값을 변경하여 데이터 숨김을 수행하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 동영상 코딩 방법.Performing data hiding by changing a level value in each block in units of blocks on which DCT is performed; Video coding method comprising a. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 데이터 숨김을 수행하고 양자화 파라메터를 변경함에 있어, 상기 초기 양자화 파라메터가 설정된 후 그 값과 숨길 데이터 비트를 비교하여 양자화 파라메터를 변경하는 것을 특징으로 하는 동영상 코딩 방법.In performing the data concealment and changing the quantization parameter, after the initial quantization parameter is set, the quantization parameter is changed by comparing the value with the data bits to be hidden. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 데이터 숨김을 수행하고 양자화 파라메터를 변경함에 있어, 상기 초기 양자화 파라메터를 2로 나눈 나머지 값과 숨길 데이터 비트의 값이 같도록 변경하는 것을 특징으로 하는 동영상 코딩 방법.In performing the data concealment and changing the quantization parameter, the video coding method comprises changing the initial quantization parameter to be equal to the remaining value divided by 2 and the value of the data bit to be hidden. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 데이터 숨김을 수행하고 양자화 파라메터를 변경함에 있어, 상기 초기 양자화 파라메터를 2로 나눈 나머지 값과 숨길 데이터 비트의 값이 같지 않을 때는 양자화 파라메터 값을 '1' 만큼 증가시키는 것을 특징으로 하는 동영상 코딩 방법.In performing the data hiding and changing the quantization parameter, when the remaining value obtained by dividing the initial quantization parameter by 2 and the value of the data bit to be hidden are not the same, the quantization parameter value is increased by '1'. . 입력된 영상에 대해, 움직임 보상과 움직임 예측을 통하여 움직임 벡터를 추출하고, 그 차 영상에 대하여 DCT를 수행하며 초기 양자화 파라메터를 설정하는 단계와;Extracting a motion vector from the input image through motion compensation and motion prediction, performing DCT on the difference image, and setting initial quantization parameters; 상기 설정된 양자화 파라메터를 이용하여 양자화를 수행하는 단계; 및Performing quantization using the set quantization parameter; And 상기 DCT가 수행되는 블록 내의 레벨 값(DCT 계수를 양자화 파라메타로 나눈 값)에 데이터 숨김을 수행하고, 데이터 숨김 여부가 인식될 수 있도록 상기 레벨 값을 변경하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 동영상 코딩 방법.Performing data hiding on a level value (a value obtained by dividing a DCT coefficient by a quantization parameter) in a block in which the DCT is performed, and changing the level value to recognize whether data hiding is performed; Video coding method comprising a. 제 5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 DCT가 수행되는 블록 내의 레벨 값에 데이터 숨김을 수행함에 있어, 상기 블록 단위로 레벨의 합을 이용하여 데이터 숨김이 수행되는 것을 특징으로 하는 동영상 코딩 방법.In performing data hiding on a level value in a block in which the DCT is performed, data hiding is performed using a sum of levels in units of blocks. 제 5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 데이터 숨김을 수행하고 레벨 값을 변경함에 있어, 상기 블록 단위 레벨의 합을 2로 나눈 나머지 값과 숨길 데이터 비트의 값이 같도록 변경하는 것을 특징으로 하는 동영상 코딩 방법.In performing the data hiding and changing the level value, the video coding method according to claim 2, wherein the sum of the block unit levels divided by 2 is changed to be equal to the value of the data bits to be hidden. 제 5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 데이터 숨김을 수행하고 레벨 값을 변경함에 있어, 상기 블록 단위 레벨의 합을 2로 나눈 나머지 값과 숨길 데이터 비트의 값이 같지 않으면, 사람 눈에 민감도가 가장 낮은 레벨 값에 대하여 '1'을 줄이는 것을 특징으로 하는 동영상 코딩 방법.In performing the data hiding and changing the level value, if the sum of the block level is divided by 2 and the value of the data bit to be hidden is not equal, '1' is set for the level value having the lowest sensitivity to the human eye. Video coding method characterized in that the reduction. 제 8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 사람 눈에 민감도가 가장 낮은 레벨이란 해당 레벨들 중에서 가장 고주파를 갖는 레벨인 것을 특징으로 하는 동영상 코딩 방법.The level having the lowest sensitivity to the human eye is a level having the highest frequency among the corresponding level. 제 5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 데이터 숨김을 수행하고 레벨 값을 변경함에 있어, 상기 블록 단위 레벨의 합이 '1'이고 숨길 데이터가 '0'이면, 상기 블록 단위 레벨의 합을 '0'으로 만들고 데이터 숨김은 수행되지 않는 것을 특징으로 하는 동영상 코딩 방법.In performing the data hiding and changing the level value, if the sum of the block unit levels is '1' and the data to be hidden is '0', the sum of the block unit levels is '0' and data hiding is not performed. Video coding method, characterized in that. 제 5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 데이터 숨김을 수행하고 레벨 값을 변경함에 있어, 상기 블록 단위 레벨의 합이 '0'일 때는 데이터 숨김은 수행되지 않는 것을 특징으로 하는 동영상 코딩 방법.In performing the data hiding and changing the level value, when the sum of the block unit levels is '0', the data hiding method is not performed. 입력된 영상에 대해, 움직임 보상과 움직임 예측을 통하여 움직임 벡터를 추출하고, 그 차 영상에 대하여 DCT를 수행하며 초기 양자화 파라메터를 설정하는 단계와;Extracting a motion vector from the input image through motion compensation and motion prediction, performing DCT on the difference image, and setting initial quantization parameters; 상기 설정된 양자화 파라메터에 제1차 데이터 숨김을 수행하고, 제1차 데이터 숨김 여부가 인식될 수 있도록 상기 양자화 파라메터를 변경하는 단계와;Performing primary data hiding on the set quantization parameter and changing the quantization parameter to recognize whether the primary data is hidden; 상기 변경된 양자화 파라메터를 이용하여 양자화를 수행하는 단계; 및Performing quantization using the changed quantization parameter; And 상기 DCT가 수행되는 블록 내의 레벨 값(DCT 계수를 양자화 파라메타로 나눈 값)에 제2차 데이터 숨김을 수행하고, 제2차 데이터 숨김 여부가 인식될 수 있도록 상기 레벨 값을 변경하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 동영상 코딩 방법.Performing second data hiding on a level value (a value obtained by dividing a DCT coefficient by a quantization parameter) in a block in which the DCT is performed, and changing the level value to recognize whether the second data is hidden; Video coding method comprising a. 제 12항에 있어서,The method of claim 12, 상기 제1차 데이터 숨김을 수행하고 양자화 파라메터를 변경함에 있어, 상기 초기 양자화 파라메터를 2로 나눈 나머지 값과 숨길 데이터 비트의 값이 같도록 변경하는 것을 특징으로 하는 동영상 코딩 방법.In performing the first data hiding and changing the quantization parameter, the video coding method comprises changing the initial quantization parameter to a value equal to the value of the data bits to be hidden and the remaining value divided by two. 제 12항에 있어서,The method of claim 12, 상기 제2차 데이터 숨김을 수행하고 레벨 값을 변경함에 있어, 상기 블록 단위 레벨의 합을 2로 나눈 나머지 값과 숨길 데이터 비트의 값이 같도록 변경하는 것을 특징으로 하는 동영상 코딩 방법.In performing the second data hiding and changing a level value, the video coding method according to claim 1, wherein the sum of the block level levels is divided by two and the value of the data bit to be hidden is equal to the second value.
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